JP2839871B2 - ３次元形状入力装置 - Google Patents
３次元形状入力装置Info
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- JP2839871B2 JP2839871B2 JP8153583A JP15358396A JP2839871B2 JP 2839871 B2 JP2839871 B2 JP 2839871B2 JP 8153583 A JP8153583 A JP 8153583A JP 15358396 A JP15358396 A JP 15358396A JP 2839871 B2 JP2839871 B2 JP 2839871B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は３次元形状入力装
置に関し、さらに詳しくは、物体の３次元形状を入力す
るための３次元形状入力装置に関する。
置に関し、さらに詳しくは、物体の３次元形状を入力す
るための３次元形状入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】３次
元コンピュータグラフィックスシステムにおいては、実
在する物体の３次元形状を入力するために入力インタフ
ェースが用いられる。従来の入力インタフェースで用い
られる手法として次のものがある。
元コンピュータグラフィックスシステムにおいては、実
在する物体の３次元形状を入力するために入力インタフ
ェースが用いられる。従来の入力インタフェースで用い
られる手法として次のものがある。
【０００３】たとえば、文献「常弘志津雄，『３次元Ｃ
Ｇシステムのインタフェースデバイス』形状入力，ＰＩ
ＸＥＬ，Ｎｏ．８４，１５２〜１５３頁，１９８９年」
においては、物体表面上の点の座標値を得るために、３
次元位置センサが装着されたペンで物体表面を指定しな
がら、物体表面上の点の３次元座標値を計測する手法が
開示されている。
Ｇシステムのインタフェースデバイス』形状入力，ＰＩ
ＸＥＬ，Ｎｏ．８４，１５２〜１５３頁，１９８９年」
においては、物体表面上の点の座標値を得るために、３
次元位置センサが装着されたペンで物体表面を指定しな
がら、物体表面上の点の３次元座標値を計測する手法が
開示されている。
【０００４】しかしながら、このような手法では視覚と
手の触覚により形状の起伏等の特徴を感知しながら作業
する場合、形状を感知する作業とペンで物体表面を指定
する作業との２つの全く異なる作業を繰返さなければな
らない。そのため、入力作業に長時間を要するという問
題があった。また、視覚を用いるために暗闇のように人
間の目が機能できない環境では入力作業をすることがで
きないという問題もあった。
手の触覚により形状の起伏等の特徴を感知しながら作業
する場合、形状を感知する作業とペンで物体表面を指定
する作業との２つの全く異なる作業を繰返さなければな
らない。そのため、入力作業に長時間を要するという問
題があった。また、視覚を用いるために暗闇のように人
間の目が機能できない環境では入力作業をすることがで
きないという問題もあった。
【０００５】また、文献「二梃木睦子他，『ＣＡＤ用３
次元形状入力装置』，情報処理研報，Ｖｏｌ．９３，Ｎ
ｏ．４３（ＣＧ−６２），２３〜３０頁，１９９３年」
においては、物体にレーザ光を照射してその反射光を２
台のカメラで撮像し、三角測量法により３次元座標値を
計測する手法が開示されている。
次元形状入力装置』，情報処理研報，Ｖｏｌ．９３，Ｎ
ｏ．４３（ＣＧ−６２），２３〜３０頁，１９９３年」
においては、物体にレーザ光を照射してその反射光を２
台のカメラで撮像し、三角測量法により３次元座標値を
計測する手法が開示されている。
【０００６】しかしながら、このような手法では計測さ
れる点の間隔および個数が物体の形状によらず一定であ
るため、形状によっては冗長なデータが得られるという
問題があった。
れる点の間隔および個数が物体の形状によらず一定であ
るため、形状によっては冗長なデータが得られるという
問題があった。
【０００７】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、物体の３次元形状を容易かつ効率
的に入力することができる３次元形状入力装置を提供す
ることを目的とする。
めになされたもので、物体の３次元形状を容易かつ効率
的に入力することができる３次元形状入力装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る３次元形
状入力装置は、手袋と、形状検出手段と、位置検出手段
と、複数の接触検出手段と、算出手段とを備える。形状
検出手段は、手袋中の手の形状を検出する。位置検出手
段は、手袋中の手の３次元位置を検出する。複数の接触
検出手段は、手袋の表面上に設けられ、物体との接触を
検出する。算出手段は、複数の接触検出手段のうちいず
れかが物体との接触を検出したとき、その接触検出手段
の３次元位置を形状検出手段によって検出された手の形
状および位置検出手段によって検出された手の３次元位
置に基づいて算出する。
状入力装置は、手袋と、形状検出手段と、位置検出手段
と、複数の接触検出手段と、算出手段とを備える。形状
検出手段は、手袋中の手の形状を検出する。位置検出手
段は、手袋中の手の３次元位置を検出する。複数の接触
検出手段は、手袋の表面上に設けられ、物体との接触を
検出する。算出手段は、複数の接触検出手段のうちいず
れかが物体との接触を検出したとき、その接触検出手段
の３次元位置を形状検出手段によって検出された手の形
状および位置検出手段によって検出された手の３次元位
置に基づいて算出する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同
一または相当部分を示す。
面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同
一または相当部分を示す。
【００１０】図１および図２は、この発明の実施の形態
において使用される３次元形状検出装置の構成を示す図
である。図２は、ＶＰＬリサーチ社のデータグローブ
（登録商標）が示された上記文献「３次元ＣＧシステム
のインタフェースデバイス」の図５を援用したものであ
る。図１および図２を参照して、この３次元形状検出装
置１０は、手袋１と、複数の接触センサ２と、手形状入
力装置３と、３次元位置計測装置４とを備え、計測対象
となる物体の３次元形状を入力するためのものである。
において使用される３次元形状検出装置の構成を示す図
である。図２は、ＶＰＬリサーチ社のデータグローブ
（登録商標）が示された上記文献「３次元ＣＧシステム
のインタフェースデバイス」の図５を援用したものであ
る。図１および図２を参照して、この３次元形状検出装
置１０は、手袋１と、複数の接触センサ２と、手形状入
力装置３と、３次元位置計測装置４とを備え、計測対象
となる物体の３次元形状を入力するためのものである。
【００１１】接触センサ２は、手袋１の掌側の表面上に
装着されている。ここでは各指の関節付近に接触センサ
２が装着されているが、接触センサの装着位置は使用形
態に応じて適宜変更するのがよい。接触センサ２は、３
次元形状検出装置１０を装着した計測者が計測対象とな
る物体を触れながら形状を計測するために、手の物体表
面に触れた部分の３次元位置を計測できるようにするた
めのものである。すなわち、３次元形状検出装置１０で
は物体表面に触れていると検知された接触センサ２の３
次元位置のみを計測することになる。これにより、物体
表面の位置だけを計測することが可能になる。
装着されている。ここでは各指の関節付近に接触センサ
２が装着されているが、接触センサの装着位置は使用形
態に応じて適宜変更するのがよい。接触センサ２は、３
次元形状検出装置１０を装着した計測者が計測対象とな
る物体を触れながら形状を計測するために、手の物体表
面に触れた部分の３次元位置を計測できるようにするた
めのものである。すなわち、３次元形状検出装置１０で
は物体表面に触れていると検知された接触センサ２の３
次元位置のみを計測することになる。これにより、物体
表面の位置だけを計測することが可能になる。
【００１２】手形状入力装置３は手袋１中の手の形状を
検出するものであって、複数の光ファイバから構成され
ている。２つ折りにされた光ファイバが各指に沿って手
袋１の甲側に装着されている。光ファイバは曲がるとそ
の箇所から光が外に漏れる性質があるので、光ファイバ
を透過する光量が指の曲げ角に応じて変化する。このよ
うな光量の変化に基づいて手の形状が検出される。
検出するものであって、複数の光ファイバから構成され
ている。２つ折りにされた光ファイバが各指に沿って手
袋１の甲側に装着されている。光ファイバは曲がるとそ
の箇所から光が外に漏れる性質があるので、光ファイバ
を透過する光量が指の曲げ角に応じて変化する。このよ
うな光量の変化に基づいて手の形状が検出される。
【００１３】３次元位置計測装置４は手袋１中の手の３
次元位置および姿勢（方向）を検出するためのものであ
って、たとえば直交コイルなどの磁気センサから構成さ
れている。３次元位置計測装置４に磁気センサが用いら
れる場合は、作業空間に磁界が形成される。磁気センサ
が磁界を横切ると直交コイルに電流が流れるため、その
電流に基づき磁気センサの３次元位置および姿勢、ひい
ては手の３次元位置および姿勢が検出される。
次元位置および姿勢（方向）を検出するためのものであ
って、たとえば直交コイルなどの磁気センサから構成さ
れている。３次元位置計測装置４に磁気センサが用いら
れる場合は、作業空間に磁界が形成される。磁気センサ
が磁界を横切ると直交コイルに電流が流れるため、その
電流に基づき磁気センサの３次元位置および姿勢、ひい
ては手の３次元位置および姿勢が検出される。
【００１４】要するに、３次元形状検出装置１０は従来
のデータグローブ（登録商標）の掌側に複数の接触セン
サ２を装着したものである。
のデータグローブ（登録商標）の掌側に複数の接触セン
サ２を装着したものである。
【００１５】図３は、上述した３次元形状検出装置１０
を含む、この発明の実施の形態による３次元形状入力装
置の全体構成を示すブロック図である。図３を参照し
て、この３次元形状入力装置は、上述した接触センサ
２、手形状入力装置３および３次元位置計測装置４を備
えるとともに、さらに接触センサ２が物体と接触してい
るか否かを判定する接触判定部５と、物体と接触してい
る接触センサ２の３次元位置を手形状入力装置３によっ
て検出された手の形状および３次元位置計測装置４によ
って検出された手の３次元位置および姿勢に基づいて算
出する３次元位置算出部６と、その算出された接触セン
サ２の３次元位置を記憶するバッファ７と、バッファ７
に格納された３次元位置に基づいて物体の３次元形状を
構築する形状構築部８とを備える。
を含む、この発明の実施の形態による３次元形状入力装
置の全体構成を示すブロック図である。図３を参照し
て、この３次元形状入力装置は、上述した接触センサ
２、手形状入力装置３および３次元位置計測装置４を備
えるとともに、さらに接触センサ２が物体と接触してい
るか否かを判定する接触判定部５と、物体と接触してい
る接触センサ２の３次元位置を手形状入力装置３によっ
て検出された手の形状および３次元位置計測装置４によ
って検出された手の３次元位置および姿勢に基づいて算
出する３次元位置算出部６と、その算出された接触セン
サ２の３次元位置を記憶するバッファ７と、バッファ７
に格納された３次元位置に基づいて物体の３次元形状を
構築する形状構築部８とを備える。
【００１６】次に、上記のように構成された３次元形状
入力装置の動作を説明する。計測者は手袋１を装着し、
形状を入力しようとする物体を手袋１を装着した手で触
れる。複数の接触センサ２のうち物体の表面と接触した
接触センサは接触の度合いを示す数値データＳ１を出力
する。接触判定部５は数値データＳ１に基づいて接触セ
ンサが物体と接触しているか否かを判定し、その結果を
示す接触判定結果データＳ４を出力する。
入力装置の動作を説明する。計測者は手袋１を装着し、
形状を入力しようとする物体を手袋１を装着した手で触
れる。複数の接触センサ２のうち物体の表面と接触した
接触センサは接触の度合いを示す数値データＳ１を出力
する。接触判定部５は数値データＳ１に基づいて接触セ
ンサが物体と接触しているか否かを判定し、その結果を
示す接触判定結果データＳ４を出力する。
【００１７】一方、手形状入力装置３は手の形状データ
Ｓ３を出力する。３次元位置計測装置４は手の３次元位
置および姿勢を計測し、位置データＳ２を出力する。
Ｓ３を出力する。３次元位置計測装置４は手の３次元位
置および姿勢を計測し、位置データＳ２を出力する。
【００１８】したがって、３次元位置算出部６は接触判
定結果データＳ４に応答して位置データＳ２および形状
データＳ３に基づいて物体と接触している接触センサ２
の３次元位置を算出し、３次元位置データＳ５を出力す
る。３次元位置データＳ５は一旦バッファ７に格納され
る。計測者が手袋１を装着した手で物体を繰返し触るこ
とにより、物体表面上の点の座標値が逐次バッファ７に
格納される。
定結果データＳ４に応答して位置データＳ２および形状
データＳ３に基づいて物体と接触している接触センサ２
の３次元位置を算出し、３次元位置データＳ５を出力す
る。３次元位置データＳ５は一旦バッファ７に格納され
る。計測者が手袋１を装着した手で物体を繰返し触るこ
とにより、物体表面上の点の座標値が逐次バッファ７に
格納される。
【００１９】バッファ７に格納された３次元位置の集合
データＳ６は形状構築部８に出力され、形状構築部８は
集合データＳ６に基づいて物体の３次元形状を構築す
る。このように離散的な３次元位置の集合データから３
次元形状を構築する手法は３次元ディジタイザの計測結
果から形状を再構築する目的でさまざまなものが提案さ
れているので、ここではこれら公知の手法を用いればよ
い。
データＳ６は形状構築部８に出力され、形状構築部８は
集合データＳ６に基づいて物体の３次元形状を構築す
る。このように離散的な３次元位置の集合データから３
次元形状を構築する手法は３次元ディジタイザの計測結
果から形状を再構築する目的でさまざまなものが提案さ
れているので、ここではこれら公知の手法を用いればよ
い。
【００２０】以上のようにこの発明の実施の形態によれ
ば、データグローブ（登録商標）の掌側に接触センサ２
が装着されているため、このような手袋１を装着した手
で物体を触るだけでその３次元形状を入力することがで
きる。したがって、従来のように一方の手で形状の起伏
等の特徴を感知しながら、もう一方の手に持ったペンで
物体表面を指定するという複雑な作業をする必要はな
く、従来よりも容易かつ効率的に３次元形状を入力する
ことができる。しかも、従来のように視覚により形状の
起伏等の特徴を感知する必要がないため、暗闇のように
人間の目が機能できない環境においても物体の３次元形
状を入力することができる。
ば、データグローブ（登録商標）の掌側に接触センサ２
が装着されているため、このような手袋１を装着した手
で物体を触るだけでその３次元形状を入力することがで
きる。したがって、従来のように一方の手で形状の起伏
等の特徴を感知しながら、もう一方の手に持ったペンで
物体表面を指定するという複雑な作業をする必要はな
く、従来よりも容易かつ効率的に３次元形状を入力する
ことができる。しかも、従来のように視覚により形状の
起伏等の特徴を感知する必要がないため、暗闇のように
人間の目が機能できない環境においても物体の３次元形
状を入力することができる。
【００２１】また、上記のような３次元形状検出装置１
０を両手に装着すれば、さらに効率的に物体の３次元形
状を入力することができる。
０を両手に装着すれば、さらに効率的に物体の３次元形
状を入力することができる。
【００２２】上述した実施の形態では光ファイバを手形
状入力装置３として用いているが、手の形状を検出する
装置であればいかなる装置であってもよい。また、上述
した実施の形態では磁気センサを３次元位置計測装置４
として用いているが、手の３次元位置を検出する装置で
あればいかなる装置であってもよい。
状入力装置３として用いているが、手の形状を検出する
装置であればいかなる装置であってもよい。また、上述
した実施の形態では磁気センサを３次元位置計測装置４
として用いているが、手の３次元位置を検出する装置で
あればいかなる装置であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】この発明に係る３次元形状入力装置によ
れば、複数の接触検出手段が手袋の表面上に設けられ、
いずれかの接触検出手段が物体との接触を検出したとき
その３次元位置が算出されるため、手で物体に触れるだ
けでその３次元形状を入力することができる。そのた
め、入力作業が容易かつ効率的になる。また、手で物体
に触れるだけでよいため、暗闇のように人間の目が機能
できない環境においても物体の３次元形状を入力するこ
とができる。
れば、複数の接触検出手段が手袋の表面上に設けられ、
いずれかの接触検出手段が物体との接触を検出したとき
その３次元位置が算出されるため、手で物体に触れるだ
けでその３次元形状を入力することができる。そのた
め、入力作業が容易かつ効率的になる。また、手で物体
に触れるだけでよいため、暗闇のように人間の目が機能
できない環境においても物体の３次元形状を入力するこ
とができる。
【図１】この発明の実施の形態による３次元形状入力装
置おいて使用される３次元形状検出装置の構成を示す図
である。
置おいて使用される３次元形状検出装置の構成を示す図
である。
【図２】図１に示された３次元形状検出装置の構成を図
１と別の角度から示す図である。
１と別の角度から示す図である。
【図３】図３は、図１および図２に示された３次元形状
検出装置を含む３次元形状入力装置の全体構成を示すブ
ロック図である。
検出装置を含む３次元形状入力装置の全体構成を示すブ
ロック図である。
１ 手袋 ２ 接触センサ ３ 手形状入力装置 ４ ３次元位置計測装置 ６ ３次元位置算出部 １０ ３次元形状検出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06F 3/02
Claims (1)
- 【請求項１】 物体の３次元形状を入力するための３次
元形状入力装置であって、 手袋と、 前記手袋中の手の形状を検出する形状検出手段と、 前記手袋中の手の３次元位置を検出する位置検出手段
と、 前記手袋の表面上に設けられ前記物体との接触を検出す
る複数の接触検出手段と、 前記複数の接触検出手段のうちいずれかが前記物体との
接触を検出したとき、その接触検出手段の３次元位置を
前記形状検出手段によって検出された手の形状および前
記位置検出手段によって検出された手の３次元位置に基
づいて算出する算出手段とを備える、３次元形状入力装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8153583A JP2839871B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ３次元形状入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8153583A JP2839871B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ３次元形状入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH103334A JPH103334A (ja) | 1998-01-06 |
| JP2839871B2 true JP2839871B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15565669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8153583A Expired - Lifetime JP2839871B2 (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ３次元形状入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2839871B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100907103B1 (ko) * | 2007-09-06 | 2009-07-09 | 광주과학기술원 | 장갑 기반 휴먼 컴퓨터 인터페이스 장치 |
| CN105739698A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 清华大学 | 一种触觉感知数据手套 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP8153583A patent/JP2839871B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH103334A (ja) | 1998-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980929 |